Історія розвитку електротехніки. Вчені, які зробили внесок в етапи розвитку електротехніки, та їх винаходи

Навчання 02 липня 2022 Перегляди: 71

Електротехніка — вкрай велика область знань, яка включає в себе все, що пов’язано з використанням електричної енергії. Це і розробка схем, пристроїв, обладнання і компонентів, і вивчення електромагнітних явищ, їх практичне використання. Область застосування електротехніки — всі сфери нашого життя.

З чого все починалося

Історія розвитку електротехніки міцно пов’язана з людством протягом всієї історії його розвитку. Людей цікавили природні явища, які вони не могли пояснити. Історія розвитку електротехніки — постійні спроби повторити те, що відбувалося навколо.

Вивчення тривало довгі і довгі століття. Але лише в сімнадцятому столітті історія розвитку електротехніки почала свій відлік з реального використання людиною отриманих знань і навичок.

Теорія

Вчені, які зробили внесок у розвиток електротехніки, — це тисячі і тисячі імен, всіх їх в рамках даної статті вказати неможливо. Але існують особистості, чиї дослідження допомогли зробити наш світ таким, яким він є зараз.

Історичні дані свідчать: одним з перших, хто звернув свою увагу, що після того як бурштин потерти об шерсть, він зможе притягувати предмети, був грецький філософ Фалес Мілетський. Свої досліди він проводив у сьомому столітті до нашої ери. Жодних фундаментальних висновків, на жаль, він зробити не зміг. Але всі свої спостереження він ретельно записав і передав нащадкам.

Наступне ім’я в умовному списку «вчені-електротехніки та їх винаходи» з’явилося лише в 1663 році, коли в місті Магдебурзі Отто фон Геріке спроектував машину, яка являла собою кулю, здатну не тільки притягувати, але і відштовхувати предмети.

Знамениті вчені

Згодом початку електротехніки поклали такі відомі вчені, як:

• Стівен Грей, який проводив досліди з передачі електрики на відстані. Результатом його досліджень став висновок, що предмети по-різному передають заряд.
• Шарль Дюфе, який висунув теорію про різні типи електрики.
• Голландець Пітер ван Мушенбрук. Він прославився винаходом конденсатора.
• Активно вивчали явище Георг Ріхман і Михайло Ломоносов.
• Бенджамін Франклін. Ця людина залишилася в історії як винахідник громовідводу.
• Луїджі Гальвані.
• Василь Петров.
• Шарль Кулон.
• Ганс Ерстед.
• Алессандро Вольта.
• Андре Ампер.
• Майкл Фарадей та багато інших.

Енергетика

Електротехніка — наука, яка містить чотири складових, першою і базовою з них є електроенергетика. Це наука про генерацію, передачу і споживання енергії. Людство змогло успішно використовувати цю технологію для своїх потреб лише в 19-му столітті.

Примітивні батареї дозволяли приладам працювати лише якийсь час, що не задовольняло амбіцій вчених. Винахідником першого прообразу генератора став угорець Аньош Йедлік в 1827 році. На жаль, своє дітище вчений не запатентував, і його ім’я залишилося лише в підручниках з історії.

Пізніше динамо-машину допрацював Іпполіт Піксі. Пристрій нескладний: статор, що створює постійне магнітне поле, і набір обмоток.

Історія розвитку електротехніки та енергетики не може обійтися без згадки імені Майкла Фарадея. Саме він винайшов перший генератор, який дозволяв виробляти струм і постійну напругу. Згодом механізми були вдосконалені Емілем Штерером, Генрі Вайльдом, Зенобом Граммом.

Постійний струм

У 1873 році на виставці у Відні був наочно продемонстрований запуск насоса від машини, що знаходиться більш ніж за кілометр від нього.

Електрика впевнено завойовувала світ. Людству стали доступні такі невідомі раніше новинки, як телеграф, електричний двигун на автомобілях і суднах, освітлення міст. Величезні динамо-машини все частіше використовували для виробництва електричного струму в промислових масштабах. У містах стали з’являтися перші трамваї і тролейбуси. Ідею постійного струму масово впроваджував відомий вчений Томас Едісон. Однак у цієї технології були і свої недоліки.

Теоретична електротехніка в працях вчених передбачала покриття якомога більшої кількості населених пунктів і територій електроенергією. Але постійний струм мав вкрай обмежений радіус дії — близько двох-трьох кілометрів, після чого починалися величезні втрати. Важливим фактором переходу на змінний струм стали і габарити генеруючих машин, розміром з пристойний завод.

Нікола Тесла

Основоположником нової технології вважається сербський вчений Нікола Тесла. Все своє життя він присвятив вивченню можливостей змінного струму, передачу його на відстань. Електротехніка (для початківців це буде цікавим фактом) побудована на основних його принципах. Сьогодні в кожному будинку є одне з творінь великого вченого.

Винахідник подарував світу багатофазні генератори, асинхронний електродвигун, лічильник і багато інших винаходів. За роки роботи в телеграфній, телефонній компаніях, лабораторії Едісона і згодом на своїх підприємствах Тесла отримав величезний досвід внаслідок проведення величезної кількості експериментів.

Людство, на превеликий жаль, не отримало й десятої частки відкриттів вченого. Власники нафтових родовищ були всіляко проти електричної революції і будь-якими доступними їм способами намагалися зупинити її просування.

За чутками, Нікола вмів створювати і зупиняти урагани, передавати електрику без дротів у будь-яку точку земної кулі, телепортував військовий корабель, і навіть спровокував падіння метеорита в Сибіру. Дуже неординарною була ця людина.

Як виявилося згодом, Нікола мав рацію, зробивши ставку на змінний струм. Електротехніка (для початківців особливо) в першу чергу згадує про його принципи. Він виявився правий, що електрику можна подавати за тисячі кілометрів, використовуючи лише дроти. У випадку з постійним «побратимом» електростанції необхідно розташовувати через кожні два-три кілометри. До того ж вони повинні постійно обслуговуватися.

На сьогоднішній день постійному струму ще залишилося місце для електричного транспорту — трамвая, тролейбуса, електровоза, двигунів на промислових підприємствах, в батарейках, зарядних пристроях. Однак, враховуючи розвиток технологій, є ймовірність що «сталка» незабаром залишиться лише на сторінках історії.

Електромеханіка

Другий з розділів електротехніки, в якому пояснюється принцип перетворення енергій з механічної в електричну і навпаки, називається електромеханікою.

Першим вченим, які явили світові свої роботи з електромеханіки, був швейцарський вчений Енгельберт Арнольд, який у 1891 році опублікував працю, присвячену теорії та проектуванню обмоток для машин. Згодом світова наука поповнилася результатами досліджень Блонделя, Відмара, Костенка, Дрейфуса, Толвінського, Круга, Парку.

У 1942 році угорсько-американець Габріель Крон остаточно зумів сформулювати узагальнену теорію для всіх електричних машин і об’єднати таким чином зусилля безлічі дослідників за останнє століття.

Електромеханіка користувалася стабільним інтересом вчених у всьому світі, і згодом з неї виникли такі науки, як електродинаміка (вивчає зв’язок електричних і магнітних явищ), механіка (вивчає рух тіл і взаємодій між ними), а також теплофізика (теоретичні основи енергетики, термодинаміку, тепломассообмен) та інші.

Основними проблемами, які вивчалися в рамках досліджень, були вивчення і розробка перетворювачів, обертового магнітного поля, лінійне токове навантаження, постійна Арнольда. Основні теми — електричні та асинхронні машини, різні типи трансформаторів.

Постулати електромеханіки

Основними трьома постулатами електромеханіки є закони:

• електромагнітної індукції Фарадея;
• повного струму для магнітного ланцюга;
• електромагнітних сил (він же Закон Ампера).

В результаті досліджень вчених-електромеханіків, було доведено, що переміщення енергії неможливе без втрат, всі машини можуть працювати як в режимі двигуна, так і в якості генератора, а також те, що поля ротора і статора завжди нерухомі щодо один одного.

Основними формулами є рівняння:

• електричної машини;
• рівноваги напружень обмоток електричної машини;
• електромагнітного моменту.

Системи автоматичного керування

Напрямок неминуче став популярним, після того як стало ясно, що машини з успіхом можуть замінити людську працю.

Автоматичне керування — можливість маніпулювати роботою інших пристроїв або навіть цілих систем. Керування може здійснюватися температурою, швидкістю, рухом, кутами і швидкістю переміщення. Маніпулювання може здійснюватися як у повному автоматичному режимі, так і за участю людини.

Першою машиною подібного роду можна вважати агрегат, сконструйований Чарльзом Бебіджем. За допомогою інформації, закладеної в перфокарти, могло проводитися управління насосами за допомогою парового двигуна.

Перший комп’ютер був описаний у працях ірландського вченого Персі Ладгейта, які були представлені громадськості в 1909 році.

Аналогові обчислювальні пристрої з’явилися акурат перед початком Другої світової війни. Військові дії дещо загальмували розвиток цієї перспективної галузі.

Перший прообраз сучасного комп’ютера був створений німцем Конрадом Цузе в 1938 році.

На сьогоднішній день системи автоматичного управління, як і було задумано їх винахідниками, успішно замінюють людей на виробництвах, виконуючи найбільш монотонну і небезпечну роботу.

Електроніка

Наступним етапом розвитку електротехніки стали електронні пристрої, які в мільярди разів точніше своїх аналогових побратимів.

Найвідомішим першим винаходом є німецька шифрувальна машина «Енігма». А згодом — британські електронні дешифратори, за допомогою яких намагалися розгадати заплутані коди.

Далі були калькулятори і комп’ютери.

На поточному етапі життя з електронікою пов’язують телефони і планшети. А яким буде розвиток наших пристроїв завтра, ми можемо тільки гадати. Але вчені працюють день і ніч лише для того, щоб здивувати всіх нас і зробити життя німого цікавішим і простішим.